[发明专利]一种含微量Ge的铜基合金钎料、制备方法及其钎焊方法

说明书

本发明涉及超硬磨料技术领域，具体涉及一种含微量Ge的铜基合金钎料、制备方法及其钎焊方法，所述的合金钎料各组分及其质量百分比分别为64～70％的Cu、17～20％的Sn、7～10％的Ti、1～5％Ga和0～5％的Ge，本发明在Cu基钎料的基础上合理调节合金元素配比，同时添加少量Ge元素，添加适量的Ge，促进Cu‑Sn相均匀形核析出，并使之细小弥散。当Ge含量过多时会产生脆性相，使用该配方在真空电弧炉熔炼得到的合金钎料，具有低价，熔点低，硬度耐磨性高以及剪切强度高等优点。

技术领域

本发明涉及超硬磨料技术领域，具体涉及一种含微量Ge的铜基合金钎料、制备方法及其钎焊方法。

背景技术

随着现代工业的高速发展，材料加工进入高效精密作业时代，金刚石具有硬度高，物理机械性能优良等优点，使得使用金刚石制造工具成为工业热潮。但是金刚石也具有一定的局限性，由于金刚石与合金和金属之间具有极高的界面能，所以低熔点合金与金刚石颗粒之间润湿性很差，粘结性很差，在传统的工艺中，大部分孕镶式工具中金刚石的利用率较低，大量昂贵的金刚石在工作中脱落成为废屑。这是因为金刚石颗粒仅靠机械夹持力镶嵌于胎体金属基中，没有形成冶金结合和牢固的化学键，致使金刚石颗粒在使用中易脱落，大大降低了金刚石工具的寿命及性能水平。林增栋等率先利用金刚石表面金属化技术来赋予金刚石表面许多新的特性，如高的耐磨性，优良的导热导电性、高的热稳性，改善其物理化学性能，提高金刚石对金属或合金的浸润性等。近代以来，许多研究者开始尝试使用钎焊来制造金刚石工具，并掀起了一股钎焊金刚石工具的热潮。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于解决目前铜基钎料流动性差，爬升高度低、润湿性差，易结块的问题，提供了一种含微量Ge的铜基合金钎料、制备方法及其钎焊方法。

为了实现上述目的，本发明公开了一种含微量Ge的铜基合金钎料，按质量百分比包括以下组分：64～70％的Cu、17～20％的Sn、7～10％的Ti、1～5％的Ga和0～5％的Ge。

本发明还公开了上述含微量Ge的的铜基合金钎料的制备方法，包括以下步骤：

S1：称取质量分数为64～70％的Cu，17～20％的Sn，7～10％的Ti，1～5％的Ga以及0～5％的Ge，在超声波下清洗后风干，从而进一步去除氧化物及杂质；

S2：将步骤S1中的Cu，Ti和Ge在2A～5A的电流下真空熔炼得到合金铸锭Cu-Ti-Ge；

S3：将Sn、Ga放入炉腔中，使用2A～5A的电流在真空下熔炼，得到合金钎料 Cu-Sn-Ti-Ga-Ge。

所述步骤S1中在超声波下清洗后风干具体过程如下：用丙酮在超声波下对称取好的原料清洗5～10min，再用酒精在超声波下清洗5～10min，最后自然风干。

所述步骤S2中Ar气作为保护气在熔炼时充入真空电弧炉。

所述步骤S2、S3中熔炼合金锭的次数均为2～3次。

本发明还公开了这种含微量Ge的的铜基合金钎料的钎焊方法，包括以下步骤：

(1)将合金钎料Cu-Sn-Ti-Ga-Ge放入炉腔的熔坑内，熔坑下方安装吸铸模具，在2A～5A 的电流下，将合金钎料熔化后，流入下方的吸铸模具，冷却后得到片状合金钎料；

(2)取超硬磨料和钢基体，打磨清洗；

(3)将步骤(1)中得到的片状合金钎料和经步骤(2)处理后的超硬磨料、钢基体分别用丙酮和酒精超声清洗，在钢基体上涂抹粘结剂，再将片状合金钎料放在粘结剂上，然后在真空度1×10^-3Pa以下进行钎焊，加热到940℃，保温6min，冷却到室温取出钎焊样品。